Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển máy tích hợp cắt nhấn góc và đột lỗ tự động trong sản xuất ô tô

Trước đây tại nhà máy thép đa số các sản phẩm tại xưởng thép tấm được gia công thủ công thực hiện qua nhiều công đoạn khác nhau tốn nhiều thời gian và yêu cầu nhiều nhân công thực hiện Quá trình trên được thực hiện qua các công đoạn như sau Công đoạn 1 Cắt phôi tấm trên dây chuyền xã cuộn cắt tấm Công đoạn 2 Cắt phôi theo kích thước trên máy cắt thủy lực Công đoạn 3 Cắt góc trên máy cắt góc Công đoạn 4 Cắt rãnh U trên máy cắt góc Công đoạn 5 Chuyển sang nhà máy cơ khí gia công đột lỗ tròn hoặc ô van Thực tế này đặt ra yêu cầu cấp bách cho nhà máy phải cải tiến và chế tạo một máy tích hợp các công đoạn trên nhằm giảm số nhân công thực hiện rút ngắn thời gian sản xuất góp phần tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm Trong quá trình thiết kế chế tạo máy tích hợp này có nhiều công đoạn như tính toán thiết kế chế tạo kết cấu cơ khí hệ thống điều khiển thủy lực hệ thống điều khiển PLC và chế tạo lắp đặt máy Đề tài này là thực hiện một phần của nội dung trên đó là Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển máy tích hợp cắt nhấn góc và đột lỗ trong sản xuất ô tô Thực hiện tự động hóa quá trình gia công các sản phẩm thép tấm dùng trong sản xuất các chi tiết nâng cao tính công nghệ trong sản xuất đồng thời giảm thời gian gia công các sản phẩm nâng cao năng suất lao động đảm bảo an toàn lao động và giảm giá thành sản phẩm tại Công ty Gia công thép – Khu Phức hợp Ô Tô Chu Lai – Trường Hải

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN XUÂN KHẢI

CẮT, NHẤN GÓC VÀ ĐỘT LỖ TRONG SẢN XUẤT Ô TÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng - Năm 2019 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍCH HỢP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN XUÂN KHẢI

CẮT, NHẤN GÓC VÀ ĐỘT LỖ TRONG SẢN XUẤT Ô TÔ

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 85.20.10.3

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Đà Nẵng - Năm 2019 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍCH HỢP

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY TÍCH HỢP CẮT, NHẤN GÓC VÀ ĐỘT LỖ TỰ ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT Ô TÔ

Học viên : Nguyễn Xuân Khải Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số: 8.52.01.03 Khóa: 2019 Trường Đại Học Bách khoa -ĐHĐN

Tóm tắt:

Trước đây tại nhà máy thép, đa số các sản phẩm tại xưởng thép tấm được gia công thủ công, thực hiện qua nhiều công đoạn khác nhau, tốn nhiều thời gian và yêu cầu nhiều nhân công thực hiện Quá trình trên được thực hiện qua các công đoạn như sau:

+ Công đoạn 1: Cắt phôi tấm trên dây chuyền xã cuộn cắt tấm

+ Công đoạn 2: Cắt phôi theo kích thước trên máy cắt thủy lực

+ Công đoạn 3: Cắt góc trên máy cắt góc

+ Công đoạn 4: Cắt rãnh U trên máy cắt góc

+ Công đoạn 5: Chuyển sang nhà máy cơ khí gia công đột lỗ tròn hoặc ô van Thực tế này đặt ra yêu cầu cấp bách cho nhà máy phải cải tiến và chế tạo một máy tích hợp các công đoạn trên nhằm giảm số nhân công thực hiện, rút ngắn thời gian sản xuất, góp phần tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm

Trong quá trình thiết kế chế tạo máy tích hợp này có nhiều công đoạn như tính toán thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí, hệ thống điều khiển thủy lực, hệ thống điều khiển PLC và chế tạo lắp đặt máy

Đề tài này là thực hiện một phần của nội dung trên đó là: “Nghiên cứu thiết kế

hệ thống điều khiển máy tích hợp cắt, nhấn góc và đột lỗ trong sản xuất ô tô”

Thực hiện tự động hóa quá trình gia công các sản phẩm thép tấm dùng trong sản xuất các chi tiết, nâng cao tính công nghệ trong sản xuất đồng thời giảm thời gian gia công các sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, đảm bảo an toàn lao động và giảm giá thành sản phẩm tại Công ty Gia công thép – Khu Phức hợp Ô Tô Chu Lai – Trường Hải

Từ khóa: Điều khiển PLC Mitsubishi, Lập trình HMI

RESEARCH AND DESIGN OF INTEGRATED MACHINE CONTROL SYSTEM FOR CUTTING, PRESSING CORNERS AND HOLES IN

AUTOMOBILE MANUFACTURING Abstract

Previously at the steel factory, most of the products at the steel sheet factory were processed manually, performed through many different stages, time-consuming and required many workers to perform The above process is carried out through the following stages:

+ Stage 1: Cutting sheet embryos on the plate cutting line

+ Stage 2: Cut the workpiece according to size on the hydraulic cutter

+ Stage 3: Cut the corner on the corner cutter

+ Stage 4: Cut U grooves on the corner cutter

+ Stage 5: Switch to mechanical factory processing round holes or valves

This fact poses an urgent need for the factory to improve and build a machine that integrates the above steps to reduce the number of employees performing, shorten production time, contribute to increased productivity and reduce costs product

In the process of designing and manufacturing this integrated machine, there are many stages such as design calculations, mechanical engineering fabrication, hydraulic control systems, PLC control systems and machine installation

This topic is made a part of the content on which: "Research and design of

integrated machine control system for cutting, pressing corners and holes in automobile manufacturing"

Automate the processing of sheet steel products used in manufacturing details, improve technology in production while reducing processing time of products, improve labor productivity, ensure labor safety and reduce production costs at Chu Lai - Truong Hai Automobile Processing Complex Company - Truong Hai

Keywords: PLC PLC Control, HMI Programming,

MỤC LỤC

Danh mục hình vẽ, bảng hiểu ………vi

I Lý do chọn đề tài……… 1

II Mục tiêu nghiên cứu 1

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

IV Phương pháp nghiên cứu 2

V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

VI Cấu trúc luận văn: 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Các sản phẩm gia công thép tấm hiện nay tại nhà máy gia công thép tại Thaco 4

1.2 Các máy gia công thép hiện nay tại nhà máy 7

1.2.1 Máy cắt thép tấm 7

1.2.2 Máy cắt góc: 7

1.2.3 Máy cắt sau xã băng 1-4 mm 8

1.2.4 Máy đột lỗ 9

1.2.5 Máy đột lỗ ô van 10

1.3 Cơ sở lý thuyết về hệ thống truyền động thủy lực 10

1.3.1 Lịch sử phát triển và khả nẵng ứng dụng của hệ thống truyền động thủy lực 10 1.3.2 Khái niệm về thủy lực: 11

1.3.3 Những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống truyền động bằng thủy lực 11

1.3.4 Các cơ cấu biến đổi năng lượng 12

1.3.5 Các phần tử hệ thống điều khiển 16

1.4 Cơ sở lý thuyết về điều khiển PLC 21

1.4.1 Khái niệm 21

1.4.3 Nguyên lý hoạt động của PLC 22

1.4.4 Phân lọai PLC 25

1.4.5 Ứng dụng, ưu nhược điểm của PLC 26

1.4.6 Thiết bị điều khiển : 29

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CỦA MÁY TÍCH HỢP 35

2.1 Tổng quan về máy tích hợp: 35

2.1.1 Cấu tạo và thông số của máy 35

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy: 35

2.1.3 Sơ đồ tổng thể 35

2.2 Giới thiệu cấu tạo các bộ phận của máy tích hợp 39

2.2.1 Cụm dẫn hướng phôi đầu vào 39

2.2.2 Cụm độ lỗ tròn và lỗ ô van 40

2.2.4 Cụm dẫn hướng phôi đầu ra 46

2.2.5 Cụm cắt hoàn thiện 46

2.2.6 Cụm băng tải phôi 49

2.2.7 Cụm xếp phôi thành phẩm 50

2.2.8 Hệ thống thủy lực máy tích hợp 50

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC MITSHUBISHI 55

3.1 Giới thiệu phần mềm lập trình: 55

3.1.1 Phần mềm GX Developer : 55

3.1.2 Phần mềm lập trình mô phỏng Dopsofft HMI Delta: 57

3.2 Lập trình HMI: 59

3.3 Sơ đồ điện hệ thống điều khiển 63

3.3.1 Ngõ INPUT của PLC 63

3.3.2 Ngõ OUTPUT 68

3.3.3 Mạch điều khiển chương trình PLC máy tích hợp 72

3.3.4 Mạch điều khiển động cơ sevor 73

3.4 Vận hành sử dụng chương trình 74

3.4.1 Chức năng các thiết bị trên tủ điều khiển: 74

3.4.2 Chế độ Manual 75

3.4.3 Nhập bản vẽ chi tiết vào máy 77

3.4.4 Chế độ AUTO 77

KẾT LUẬN CHUNG……….- 74 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… -75 -

1.12 Cách lắp bộ lọc dầu trong hệ thống thủy lực 14 1.13 Cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực 14

2.6 Hình chiếu khối cụm dẫn hướng máy tích hợp 36

2.8 Hình chiếu cụm đột lỗ tròn và lỗ ô van 37

Số hiệu

2.11 Cụm dẫn hướng đầu ra phôi máy tích hợp 43

2.18 Sơ đồ tổng thể hệ thống thủy lực máy tích hợp 49 2.19 Sơ đồ tổng thể hệ thống thủy lực cụm đột lỗ, lỗ ôvan 50 2.20 Sơ đồ tổng thể hệ thống thủy lực cụm cắt rãnh 51

3.20 Ví dụ về cách nhập thong số tọa độ các lỗ và rãnh 72

Số

hiệu

bảng

1.1 Các chi tiết thép tâm gia công cho xe tải 1

1.7 Đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển 27

3.2 Danh sách thanh ghi màn hình chế độ, đột lỗ tròn, lỗ ô van, cắt

3.3 Danh sách thanh ghi các cụm chính máy tích hợp trang 58

MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài

Với sự phát triển của khoa học công nghệ và xu thế ứng dụng công nghệ 4.0 hiện này, trước những nhu cầu cấp bách phải thay đổi để từng bước hòa nhập vào xu thế công nghiệp hóa hiện đại hóa trong công nghiêp Cùng với xu thế trên, năm 2018, THACO đẩy mạnh vai trò của lao động sáng tạo, sáng kiến cải tiến trong công việc và thực hiện các biện pháp nâng cấp công nghệ và hợp lý hóa sản xuất để nâng cao chất lượng, tăng năng suất lao động, giảm giá thành nhằm tăng tính cạnh tranh cho các sản phẩm mang thương hiệu Thaco

Trước đây tại nhà máy thép, đa số các sản phẩm tại xưởng thép tấm được gia công thủ công, thực hiện qua nhiều công đoạn khác nhau, tốn nhiều thời gian và yêu cầu nhiều nhân công thực hiện Quá trình trên được thực hiện qua các công đoạn như sau:

+ Công đoạn 1: Cắt phôi tấm trên dây chuyền xã cuộn cắt tấm

+ Công đoạn 2: Cắt phôi theo kích thước trên máy cắt thủy lực

+ Công đoạn 3: Cắt góc trên máy cắt góc

+ Công đoạn 4: Cắt rãnh U trên máy cắt góc

+ Công đoạn 5: Chuyển sang nhà máy cơ khí gia công đột lỗ tròn hoặc ô van Thực tế này đặt ra yêu cầu cấp bách cho nhà máy phải cải tiến và chế tạo một máy tích hợp các công đoạn trên nhằm giảm số nhân công thực hiện, rút ngắn thời gian sản xuất, góp phần tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm

Trong quá trình thiết kế chế tạo máy tích hợp này có nhiều công đoạn như tính toán thiết kế, chế tạo kết cấu cơ khí, hệ thống điều khiển thủy lực, hệ thống điều khiển PLC và chế tạo lắp đặt máy

Đề tài này là thực hiện một phần của nội dung trên đó là: “Nghiên cứu thiết kế

hệ thống điều khiển máy tích hợp cắt, nhấn góc và đột lỗ trong sản xuất ô tô”

II Mục tiêu nghiên cứu

 Thiết kế được hệ thống điều khiển các công đoạn cắt, nhấn góc và đột lỗ trong sản xuất ô tô trên một máy tích hợp bằng chương trình điều khiển PLC

 Hoàn thiện tài liệu kỹ thuật cho máy đã được thiết kế, chế tạo tại cơ sở sản xuất

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

* Đối tượng nghiên cứu

- Dây chuyền sản xuất phôi thép tấm phục vụ sản xuất

- Kết cấu cơ khí của máy tích hợp

- Sơ đồ thủy lực điều khiển các cụm máy

* Phạm vi nghiên cứu

- Hệ thống điều khiển bằng PLC, phần mềm lập trình GX-Mitsubishi

- Truyền thông trong PLC, các module chức năng

IV Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu thực tế tại Xưởng cắt thép tấm – Công ty Gia công thép – Khu Phức hợp Ô Tô Chu Lai – Trường Hải

- Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin thiết bị, máy gia công liên quan đến đề tài

- Phân tích, nghiên cứu, các kết cấu cơ khí, thủy lực máy tích hợp để thiết kế hệ thống điều khiển cho

V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Hoàn thành là một tài liệu kỷ thuật về thiết kế một máy gia công cơ khí mới

- Về mặt thực tiễn: Thực hiện tự động hóa quá trình gia công các sản phẩm thép tấm dùng trong sản xuất các chi tiết, nâng cao tính công nghệ trong sản xuất đồng thời giảm thời gian gia công các sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, đảm bảo an toàn lao động và giảm giá thành sản phẩm tại Công ty Gia công thép – Khu Phức hợp Ô Tô Chu Lai – Trường Hải

VI Cấu trúc luận văn:

MỞ ĐẦU

 Lý do chọn đề tài

 Mục tiêu

 Đối tượng nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu

 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu về các máy gia công thép tấm, các thiết bị chuyên dụng trong hệ thống thủy lực, lý thuyết về chương trình điều khiển PLC

CHƯƠNG 2:NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CỦA MÁY TÍCH HỢP

Nghiên cứu kết cấu cơ khí máy tích hợp đặt tại nhà , sơ đồ thủy lực điều khiển các cụm máy

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC

MITSHUBISHI

Lựa chọn trang thiết bị điện để lập trình, thiết kế tủ điện điều khiển và chương trình điều khiển xe bằng PLC Mitshubishi

KẾT LUẬN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Các sản phẩm gia công thép tấm hiện nay tại nhà máy gia công thép tại Thaco

Hiện nay tại nhà máy gia công thép của công ty TNHH Một thành viên Tổ hơp

cơ khí Chu Lai Trường Hải đang gia công một số sản phẩm thép tấm ở bảng 1.1

Bảng 1.1: Các chi tiết thép tấm gia công trên xe tải

Tên xe Tên chi

OLLIN500

B MB1

Ốp trên trụ trước 913 121 2.5

FR 125

MB1

Thanh ngang mảng trước bên trên

1773 115 2.5

OLLIN500

B MB1

Ốp trên trụ sau 913 121 2.5

OLLIN

700B MB1

Ốp trên trụ trước 1122 121 2.5

OLLIN

700B MB1

Ốp trên trụ sau 1122 121 2.5

02-Ø11

50 54

16 1773

15 73

Tên xe Tên chi

OLLIN345

A/450A-MB1

Ốp trên trụ trước 1112 122 2.5

OLLIN198

/250A-MB1

Thanh ngang mặt dựng bên trên

1938 150 2.5

OLLIN

500B TK

Thanh ngang cửa hông

850 155 2.5

OLLIN500

B MB1

Ốp trên trụ giữa 913 161 2.5

OLLIN

700B MB1

Ốp trên trụ giữa 1160 161 2.5

OLLIN900

A-MB1

Ốp trên trụ giữa

27+1-0

02-Ø21 X? rãnh

5mm

1044 1293 88

Tên xe Tên chi

1016 175 2.5

OLLIN800

A-MB1

Gia cố trụ giữa 1535 184 2.5

Các sản phẩm này đa số được gia công lần lượt qua các công đoạn:

+ Công đoạn 1: Cắt phôi tấm trên dây chuyền xã cuộn cắt tấm

+ Công đoạn 2: Cắt phôi theo kích thước trên máy cắt thủy lực

+ Công đoạn 3: Cắt góc trên máy cắt góc

+ Công đoạn 4: Cắt rãnh U trên máy cắt góc

+ Công đoạn 5: Chuyển sang nhà máy cơ khí gia công đột lỗ tròn hoặc ô van Các phương pháp gia công này được thực hiện trên các máy: Máy cắt thép tấm, máy cắt góc, máy đột lỗ, máy đột lỗ ô van

1.2 Các máy gia công thép hiện nay tại nhà máy

Dạng cử chặn tôn NC

Số chân kẹp phôi 12

Chiều dài cắt (max) (mm) 3000

Chiều dày cắt (max) (mm) 12

Các bước vận hành máy cắt thép tấm thủy lực:

 Bước 1: Chuẩn bị nguyên vật liệu cho vào máy cắt

 Bước 2: Khởi động máy, cho máy chạy không tải

 Bước 3: Kiểm tra điều chỉnh khe hở dao cho phù hợp với bề dày vật liệu cần cắt

 Bước 4: Điều chỉnh cử cắt

 Bước 5: Cắt chi tiết đầu tiên rồi kiểm tra độ chính xác chi tiết đã cắt

 Bước 6: Tiến hành cắt hàng loạt

 Bước 1: Chuẩn bị nguyên vật liệu cho vào máy cắt

 Bước 2: Khởi động máy, cho máy chạy không tải

 Bước 3: Điều chỉnh cử cắt

 Bước 4: Cắt theo cử đã điều chỉnh

Các lưu ý khi vận hành máy cắt góc

Chọn vật liệu cắt có độ dày phù hợp với khả năng cắt của máy

- Khi cắt không được để tay vào các ty kẹp phôi và lưỡi dao cắt

- Khi chất lượng đường cắt không đạt yêu cầu thì gọi bảo trì khu vực tới để

khắc phục sự cố (Thay

dao, điều chỉnh khe hở dao)

- Cử cắt phải được cố định chắc chắn, không bị xê dịch trong quá trình cắt

1.2.3 Máy cắt sau xã băng 1-4 mm

Bảng 1.4 Thông số máy cắt sau xã băng 1-4mm

Hình 1.3 Máy cắt sau xã băng

Trọng lượng cuộn trước gia công

 Bước 1: Cho cuộn tôn vào thiết bị xã cuộn và cho tôn vào máy cán phẳng

 Bước 2: Khởi động bơm dầu và cài đặt thông số cắt

Các lưu ý khi vận hành máy cắt góc

Khí gá tôn cuộn vào bộ xả cuộn thì phải siết chặt đường kính trong của cuộn thép Khi cắt luôn quan sát quá trình cắt, để xem quá trình cắt có di ễn ra bình thường hay không, tay lôn để ở công tắt dừng khẩn

Khi cắt xong chi ti ết đầu tiên phải kiểm tra xem kích thước có đạt được yêu cầu hay chưa, nếu có sai lệch kích thước thì điều chỉnh lại ở màn hình, sao cho cắt ra đạt được kích thước đúng theo yêu cầu.( có thể tăng hay giảm kích thước ở màn hình cài đặt)

Sau khi cắt xong thì tắt bơm dầu, nhấn công tắt dừng khẩn xuống

Các bước vận hành máy đột lỗ

 Bước 1: Chuẩn bị nguyên vật liệu cho vào máy cắt

 Bước 2: Khởi động máy, cho máy chạy không tải

 Bước 3: Điều chỉnh tọa độ lỗ đột

 Bước 4: Đột lỗ theo sự điều chỉnh ở bước 3

Các lưu ý khi vận hành máy cắt góc

- Không nên cố gắng đột các lỗ có kích thước nằm ngoài khả năng cho phép của máy đột lỗ

- Sử dụng chày đột và cối đột có cùng kích thước

- Lắp chày đột và cối đột chính xác là khá quan trọng

- Luôn đảm bảo rằng không có người hoặc vật cản nằm trên hướng thoát phoi

- Không nên vận hành máy khi máy đột lỗ đã bị nóng

Từ các bất cập trên nhà máy đặt ra một vấn đề, cần thiết kế một máy có thể tích hợp được hết các công đoạn gia công các sản phẩm trên để tăng năng suất lao động, giảm số lượng công nhân, giảm thời gian gia công các chi tiết

Từ yêu cầu thực tế của nhà máy, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo một máy

tổ hợp tổng thể gồm cả kết cấu cơ khí, hệ thống thủy lực, hệ thống điều khiển Do đó ở chương 1 này chúng ta nghiên cứu thêm lý thuyết về hệ thống thủy lực và hệ thống điều khiển PLC

1.3 Cơ sở lý thuyết về hệ thống truyền động thủy lực

1.3.1 Lịch sử phát triển và khả nẵng ứng dụng của hệ thống truyền động thủy lực

- 1920 đã được ứng dụng trong lĩnh vực máy công cụ

- 1925 ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác như: nông nghiệp, máy khai thác mỏ, máy hóa chất

- 1960 đến nay ứng dụng trong tự động hóa thiết bị và dây chuyền thiết bị với trình độ cao, có khả năng điều khiển bằng máy tính hệ thống truyền động thủy lực với công suất lớn

1.3.2 Khái niệm về thủy lực:

Thủy lực hay có tên gọi khác là Cơ học chất lỏng, là môn khoa học về sự

chuyển động và vận chuyển lực của chất lỏng trong môi trường bị giới hạn Hệ thống thủy lực là dạng truyền động dùng dầu thủy lực tạo ra áp lực, được sử dụng nhiều trong ngành chế tạo máy, cơ giới, hàng không, hàng hải, khai thác hầm mỏ và hệ thống robot

Trong hệ thống thủy lực chất lỏng đóng vai tṛ trung gian truyền lực và chuyển động cho máy Quá tŕnh chuyển đổi được mô tả qua sơ đồ sau:

Hình 1.6 Sơ đồ chuyển đổi thủy lực

1.3.3 Những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống truyền động bằng thủy lực 1.3.3.1 Ưu điểm

- Truyền động được công suất cao và lực lớn, (nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao nhưng đòi hỏi ít về chăm sóc, bảo dưỡng)

- Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, (dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn)

- Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau

- Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao

- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh (như trong cơ khí và điện)

- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của

cơ cấu cháp hành

- Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kể cả các hệ phức tạp, nhiều mạch

- Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp, bằng cách dung các phần tử tiêu chuẩn hóa

1.3.4 Các cơ cấu biến đổi năng lượng

1.3.4.1 Bơm và động cơ dầu:

Bơm dầu và động cơ dầu là hai thiết bị có chức năng khác nhau Bơm dầu là thiết bị tạo ra năng lượng, c̣n động cơ dầu là thiết bị tiêu thụ năng lượng này Tuy nhiên kết cấu và phương pháp tính toán của bơm dầu và động cơ dầu cùng loại giống nhau

 Nguyên lý chuyển đổi năng lượng bơm dầu

Là một cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến cơ năng thành năng lượng của dầu (dòng chất lỏng) Trong hệ thống dầu ép thường chỉ dùng bơm thể tích, tức là loại bơm thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm việc Khi thể tích của buồng làm việc tăng bơm hút dầu, thực hiện chu kỳ hút và khi thể tích của buồng giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kỳ nén

Hình 1.7: Bơm dầu thủy lực

Tùy thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc, ta có thể phân ra hai loại bơm thể tích:

- Bơm có lưu lượng cố định gọi tắt là bơm cố định

- Bơm có lưu lượng có thể điều chỉnh gọi tắt là bơm điều chỉnh

Những thông số cơ bản của bơm là lưu lượng và áp suất

 Nguyên lý chuyển đổi năng lượng động cơ dầu

Là thiết bị dùng để biến đổi năng lượng của ḍng chất lỏng thành động năng quay trên trục động cơ Quá tŕnh biến đổi năng lượng là dầu có áp suất cao được đưa vào buồng công tác của động cơ Dưới tác dụng của áp suất, các phần tử của động cơ quay Thông số cơ bản của động cơ dầu là lưu lượng của 1 vòng quay và hiệu áp suất ở đường vào và đường ra

Hình 1.8: Động cơ dầu

1.3.4.2 Xylanh truyền động

 Nhiệm vụ:

Xylanh thủy lực là cơ cấu chấp hành dùng để biến đổi thế năng của dầu thành

cơ năng, thực hiện chuyển động thẳng

Ngoài ra xylanh truyền động còn được phân theo:

Theo cấu tạo:

 Xylanh đơn:

Lùi về nhờ ngoại lực Lùi về nhờ lò xo

 Xylanh kép:

Lùi về bằng thủy lực Lui về bằng thủy lực có giảm chấn

Hinh 1.9: Các loại xylanh

Cấu tạo của xylanh

Hình 1.10 Cấu tạo xylanh

1 Thân; 2,3 Mặt bích hông; 4 Cần pittông; 5 Pittông; 6 Ổ trượt;

7 Vòng chắn dầu; 8 Vòng đệm; 9 Tấm nối; 10,14 Vòng chắn hình tròn; 11 Vòng

chắn pittông; 12 Ống nối; 13 Dẫn hướng; 15 Đai ốc; 16 Vít vặn

1.3.4.3 Bể dầu

 Nhiệm vụ

Bể dầu có các nhiệm vụ chính sau:

- Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín

- Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc

- Lắng đọng các chất cặn bã trong quá trình làm việc

- Tách nước

 Kết cấu bể dầu

Hình 1.11 Cấu tạo bể dầu

1 Động cơ điện 2 Ống nén 3 Bộ lọc 4 Phía hút 5 Vách ngăn

6 Phía xả 7 Mắt dầu 8 Lỗ châm dầu 9 Ống xả

để ngăn ngừa chất bẩn thâm nhập vào bên trong các cơ cấu

Bộ lọc dầu thường đặt ở ống hút của bơm Trường hợp cần dầu sạch hơn, đặt thêm một bộ ở cửa ra của bơm và một bộ ở ống xả của hệ thống

- Bộ lọc đặc biệt tinh: có thể lọc những chất bẩn có kích thước đến 0,001mm Các hệ thống dầu trong máy công cụ thường dùng bộ lọc trung bình và bộ lọc tinh

 Phân loại theo kết cấu:

Dựa vào kết cấu, ta có thể phân biệt được các loại bộ lọc dầu như sau: bộ lọc

lưới, bộ lọc lá, bộ lọc giấy, bộ lọc nỉ, bộ lọc nam châm…

Hệ thống điều khiển bằng thủy lực gồm các cụm và phần tử chính, có chức năng sau:

- Cơ cấu tạo năng lượng: bơm dầu, bộ lọc…

- Phần tử nhận tín hiệu: các loại nút nhấn…

- Phần tử xử lý: van áp suất, …

- Phần tử điều khiển: van đảo chiều…

- Cơ cấu chấp hành: xylanh, động cơ dầu…

Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực

Hình 1.13: Cấu trúc hệ thống điều khiển thủy lực

Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển vòng hở (Open – loop Control System) với các phần tử sau:

- Phần tử đưa tín hiệu : nhận những giá trị của đại lượng vật lý như đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển Ví dụ: van đảo chiều, rơle áp suất

- Phần tử xử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic nhất định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND

- Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đại lương ra của mạch điều khiển Ví dụ: xilanh, động cơ khí nén

1.3.5.2 Van đảo chiều:

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí, để thay đổi hướng của dòng năng lượng

Nguyên lý hoạt động:

a) Van đảo chiều 3/2:

Khi chưa có tín hiệu điện tác động vào cửa (12), thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu điện tác động vào cửa (12), nòng van sẽ dịch chuyển

về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, dưới tác động của lò xo, nòng van trở về vị trí ban đầu

xo nòng van trở về vị trí ban đầu

Ký hiệu:

Hình 1.15 Một số van đảo chiều 5/2

1.3.5.3 Van tiết lưu:

Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành Ngoài ra van tiết lưu cũng có nhiệm vụ điều chỉn thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay dổi tiết diện

Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay

Nguyên lý hoạt động:

Tiết diện chảy Ax thay đổi bằng điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay Khi dong khí nén từ A qua B, lò xo đẩy màng chắ xuống và dòng khí nén chỉ đi qua tiết diện Ax Khi dòng khí nén đi từ B sang A, áp suất khí nén thắng lực lò xo đẩy màng chắn lên và như vậy dong khí nén sẽ đi qua khoảng hở giữa mành chắn và mặt tựa màng chắn, lưu lượng không được điều chỉnh

Ký hiệu:

Hình 1.16 Van tiết lưu một chiều

1.3.5.4 Van tràn và van an toàn:

Van tràn và van an toàn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực vượt quá trị số quy định Van tràn làm việc thường xuyên, còn van an toàn làm việc khi quá tải

Có nhiều loại:

 Kiểu van bi (trụ, cầu)

 Kiểu con trượt (pittông)

 Van điều chỉnh hai cấp áp suất (phối hợp) p

2

p 1

Hình 1.17: Cấu tạo van tràn

1.3.5.5 Van điện từ Solenoid

Van điện từ (solenoid): Dùng để đóng mở (như van phân phối thông thường), điều khiển bằng nam châm điện Được dùng trong các mạch điều khiển logic

Hình 1.18: Cấu tạo van tràn solenoid

Cấu tạo của van điện từ (solenoid) gồm các bộ phận chính là:

• Loại điều khiển trực tiếp gồm có: thân van, con trượt và hai nam châm điện

• Loại điều khiển gián tiếp gồm có van sơ cấp 1, cấu tạo van sơ cấp giống van điều khiển trực tiếp và van thứ cấp 2 điều khiển con trượt bằng dầu ép, nhờ tác động của van sơ cấp

Con trượt của van sẽ hoạt động ở hai hoặc ba vị trí tùy theo tác động của nam châm Có thể gọi van solenoid là loại van điều khiển có cấp

1.4 Cơ sở lý thuyết về điều khiển PLC

1.4.1 Khái niệm

PLC là viết tắt của Programmable Logic Controlle, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục

“lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau

 Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

 Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

 Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

 Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp

 Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các mô Modul mở rộng

 Giá cả có thể cạnh tranh được

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian.Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này

đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch

… sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn

1.4.2 Cấu trúc của PLC

PLC là một thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn nhữ lập trình Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC Điều này có thể nói PLC giống như một máy tính, nghĩa là có bộ vi xử lý,

một bộ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiền, dữ liệu và các cổng ra vào

để giao tiếp với các đối tượng điều khiển…Như vậy có thể thấy cấu trúc cơ bản của một PLC bao giờ cũng gồm các thành phần cơ bản sau :

Mô đun nguồn, Mô đun xử lý tín hiệu, Mô đun vào, Mô đun ra, Mô đun nhớ, Thiết bị lập trình

Sơ đồ của một bộ PLC cơ bản được biểu diễn ở hình bên dưới Ngoài các mô đun chính này, các PLC còn có các mô đun phụ trợ như mô đun kết nối mạng, mô đun truyền thông, mô đun ghép nối các mô đun chức năng để xử lý tín hiệu như mô đun kết nối với các can nhiệt, mô đun điều khiển động cơ bước, mô đun kết nối với encoder, mô đun đếm xung vào…

Hình 1.19: Các thành phần cơ bản của một PLC

Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm,(bộ nhớ trong PLC gồm các loại sau: ROM, EPROM, EEOROM PLC ) thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái, ngõ ra được cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm Sau đó, trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng/mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng Như vậy, sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong bộ nhớ Chương trình được nạp vào PLC thông qua thiết bị lập trình chuyên dụng

1.4.3 Nguyên lý hoạt động của PLC

1.4.3.1 Đơn vị xử lý trung tâm

CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong

chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ

1.4.3.2 Hệ thống bus

Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song:

- Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau

- Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu

- Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển

đồng bộ các hoạt động trong PLC

Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song

Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 18 MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống

1.4.3.3 Bộ nhớ

- PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp:

- Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I /O

- Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay

- Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ

- Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ

vi xử lý Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc

- Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 đến 16000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng

RAM (Random Access Memory) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM được dùng

để khởi tạo và kiểm tra chương trình Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn

EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người

sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM

Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực hiện việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra

1.4.3.5 Vòng quét chương trình

PLC thực hiện các công việc theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (Scancyle), mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1

Hình 1.20: Chu kỳ thực hiện vòng quét của CPU trong bộ PLC

Thời gian cần thiết để cho PLC thực hiện được một vòng quét được gọi là thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tuỳthuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thông Trong vòng quét đó

- PLC Misubishi có các họ như Alpha, Fx, Fx0, Fx0N,Fx1N,Fx2N

1.4.4.3 Theo số lượng các đầu vào/ra

Ta có thể phân PLC thành bốn loại sau:

- Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ra

- PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ra

- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ra

- PLC có đến trên 1024 kênh vào/ra

 Các micro-PLC:

Thường có ít hơn 32 đầu vào/ra Ở hình vẽ bên là ví dụ về PLC họ

T100MD-1616 do hãng Triangle Research International sản xuất Cấu tạo tương đối đơn giản và toàn bộ các bộ phận được tích hợp trên một bảng mạch có kích thước nhỏ gọn Micro-PLC có cấu tạo gồm tất cả các bộ phận như bộ xử lý tín hiệu, bộ nguồn, các kênh

vào/ra trong một khối Các micro – PLC có ưu điểm hơn các PLC nhỏ là giá thành rẻ,

ZEN-có các loại PLC nhỏ như S5-90U,S5-100U,S7-200, ZEN-có số lượng kênh vào/ra nhỏ hơn

1.4.5 Ứng dụng, ưu nhược điểm của PLC

1.4.5.1 Ứng dụng của PLC

Ứng dụng của PLC trong công nghiệp

 Dây chuyền đóng gói

 Các robot lắp giáp sản phẩm

 Điều khiển bơm

 Dây chuyền xử lý hoá học

 Công nghệ sản xuất giấy

 Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh

 Sản xuất xi măng

 Công nghệ chế biến thực phẩm

 Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn

 Dây chuyền lắp giáp Tivi

 Điều khiển hệ thống đèn giao thông

 Quản lý tự động bãi đậu xe

 Hệ thống báo động

 Dây chuyền may công nghiệp

 Điều khiển thang máy

 Dây chuyền sản xuất xe ôtô

 Sản xuất vi mạch

1.4.5.2 Đánh giá ưu nhược điểm của PLC

Trước đây, bộ PLC thường rất đắt, khả năng hoạt động bị hạn chế và quy trình lập trình phức tạp Vì những lý do đó mà PLC chỉ được dùng trong những nhà máy và các thiết bị đặc biệt Ngày nay do giảm giá liên tục, kèm theo tăng khả năng của PLC dẫn đến kết quả là ngày càng được áp dụng rộng rãi cho các thiết bị máy móc Các bộ PLC đơn khối với 24 kênh đầu vào và 16 kênh đầu ra thích hợp với các máy tiêu chuẩn đơn, các trang thiết bị liên hợp Còn các bộ PLC với nhiều khả năng ứng dụng

và lựa chọn được dùng cho những nhiệm vụ phức tạp hơn

Có thể kể ra các ưu điểm của PLC như sau:

- Chuẩn bị vào hoạt động nhanh: Thiết kế kiểu module cho phép thích nghi nhanh với mọi chức năng điều khiển Khi đã được lắp ghép thì PLC sẵn sàng làm việc ngay Ngoài ra nó còn được sử dụng lại cho các ứng dụng khác dễ dàng

- Độ tin cậy cao: Các linh kiện điện tử có tuổi thọ dài hơn các thiết bị cơ-điện

Độ tin cậy của PLC ngày càng tăng, bảo dưỡng định kỳ thường không cần thiết còn với mạch rơle công tắc tơ thì việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết

- Dễ dàng thay đổi chương trình: Những thay đổi chương trình được tiến hành đơn giản Để sửa đổi hệ thống điều khiển và các quy tắc điều khiển đang được sử dụng, người vận hành chỉ cần nhập tập lệnh khác, gần như không cần mắc nối lại dây (tuy nhiên, có thể vẫn phải nối lại nếu cần thiết) Nhờ đó hệ thống rất linh hoạt và hiệu quả

- Đánh giá nhu cầu đơn giản: Khi biết các đầu vào và các đầu ra thì có thể đánh giá được kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ hay độ dài chương trình Do đó, có thể dễ dàng

và nhanh chóng lựa chọn PLC phù hợp với các yêu cầu công nghệ đặt ra

- Khả năng tái tạo: Nếu dùng nhiều PLC với quy cách kỹ thuật giống nhau thì chi phí lao động sẽ giảm thấp hơn nhiều so với bộ điều khiển rơle, đó là do giảm phần lớn lao động lắp ráp

- Tiết kiệm không gian: PLC đòi hỏi ít không gian hơn so với bộ điều khiển rơle tương đương

- Có tính chất nhiều chức năng: PLC có ưu điểm chính là có thể sử dụng cùng một thiết bị điều khiển cơ bản cho nhiều hệ thống điều khiển Người ta thường dung PLC cho các quá trình tự động linh hoạt vì dễ dàng thuận tiện trong tính toán, so sánh các giá trị tương quan, thay đổi chương trình và thay đổi các thông số

- Về giá trị kinh tế: Khi xét về giá trị kinh tế của PLC phải đề cập đến số lượng đầu ra và đầu vào Quan hệ về giá thành với số lượng đầu vào/ra: nếu số lượng đầu vào/ra quá ít thì hệ rơle tỏ ra kinh tế hơn, những khi số lượng đầu vào/ra tăng lên thì hệ PLC kinh tế hơn hẳn

Khi tính đến giá cả của PLC thì không thể không kể đến giá của các bộ phận phụ không thể thiếu như thiết bị lập trình, máy in, băng ghi cả việc đào tạo nhân viên

kỹ thuật Nói chung những phần mềm để thiết kế lập trình cho các mục đích đặc biệt là khá đắt Ngày nay nhiều hãng chế tạo PLC đã cung cấp chọn bộ đóng gói phần mềm

đã được thử nghiệm, nhưng việc thay thế, sửa đổi các phần mềm là nhu cầu không thể tránh khỏi, do đó, vẫn cần thiết phải có kỹ năng phần mềm

Việc lắp đặt một PLC tiếp theo chỉ bằng khoảng 1/2 giá thành của bộ đầu tiền, nghĩa là hầu như chỉ còn chi phí phần cứng

So sánh đặc tính kĩ thuật giữa những hệ thống điều khiển:

Bảng 1.7 Đặc tính kĩ thuật giữa những hệ thống điều khiển

Giá thành từng Chức

năng

Kích thước vật lý Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn

Tốc độ điều khiển Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh

Khả năng chống nhiễu Xuất sắc Tốt Khá tốt Tốt

Chỉ tiêu so sánh Rơ - le Mạch số Máy tính PLC

gia thiết kế lắp đặt

Mất thời gian thiết kế

Mất nhiều thời gian lập trình

Lập trình và lắp đặt đơn giản

Khả năng điều khiển tác

Kém-nếu IC được hàn

Kém -có nhiều mạch điện tử chuyên dùng

Tốt-các modul được tiêu chuẩn hóa

Theo bảng so sánh PLC có những đặc điểm về phần cứng và phần mềm tốt hơn hẳn so với các hệ thống khác làm nó trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi

1.4.6 Thiết bị điều khiển :

PLC Mitsubishi:

Hình 1.21: PLC Mitsubishi FX3U-128MT/ES

Ngôn ngữ

lập trình

Ngôn ngữ Ladder và Instruction Có thể tạo chương trình

loại SFC bằng Stepladder Dung lượng

Cấu hình

Vào/Ra

(I/O)

Phần cứng có tối đa 256 ngõ Vào/Ra, tùy thuộc vào người sử dụng chọn

(Phần mềm có tối đa 256 đầu vào,

Rơ le trạng

thái (S)

Thông thường Số lượng: 490 Từ S10 ¸ S499 Chốt Số lượng: 400 Từ S500 ¸ S899 Khởi tạo Số lượng: 10 (tập